KR100761565B1 - 플라즈마 처리 장치의 제어 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

주파수 제어 회로(45)는, 위상차 센서(41)가 계측한 전압 성분과 전류 성분간의 위상차 및 임피던스 센서(42)가 계측한 임피던스 정합기(34)측으로의 입력 임피던스에 근거하여, 제 2 고주파 전원(51)에서의 발진 주파수를 제어한다. 진폭 제어 회로(44)는, 전력 센서(40)가 계측한 임피던스 정합기(34)측에 공급되는 전력(실효 전력)에 근거하여, 제 2 고주파 전원(51)이 출력하는 고주파 전력의 크기를 제어한다.

Description

플라즈마 처리 장치의 제어 방법{CONTROL METHOD OF PLASMA TREATMENT APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면,
도 2는 진공 용기의 하부에 마련된 서셉터 등의 구성의 일례를 나타내는 도면,
도 3은 진공 용기의 상부의 구성의 일례를 나타내는 도면,
도 4는 임피던스 정합기와 제 2 고주파 전원의 접속 부분의 구성을 나타내는 도면,
도 5는 제 2 고주파 전원의 구성을 나타내는 구성예를 나타내는 도면,
도 6은 임피던스 정합기의 구성의 일례를 나타내는 도면,
도 7은 도 6에 나타내는 임피던스 제어 회로의 구성을 나타내는 구성예를 나타내는 도면,
도 8은 프로세스 조건 메모리에 저장되는 데이터의 예를 나타내는 도면,
도 9a는 가변 범위를 좁게 한정한 경우, 도 9b는 가변 범위를 한정하지 않는 경우의, 가변 콘덴서의 용량 변화를 나타내는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
34 : 임피던스 정합기 40 : 전력 센서
41 : 위상차 센서 42 : 임피던스 센서
44 : 진폭 제어 회로 45 : 주파수 제어 회로
본 발명은 플라즈마를 이용하여 피 처리체에 성막 처리 등의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 프로세스에서는, 반도체 기판의 표면에 플라즈마를 이용하여 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치가 사용된다. 플라즈마 처리 장치로서는, 예컨대, 화학적 기상성장(Chemical Vapor Deposition : CVD) 처리를 실시하는 장치 등이 알려져 있다. 플라즈마 처리 장치 중에서도, 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치는 처리의 균일성이 우수하고, 또한, 장치 구성도 비교적 간단하여 널리 사용되고 있다.
이러한 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 부하로부터 고주파 전원으로의 반사파 전력을 저감하기 위해서, 가변 리액턴스 소자를 구비하여 구성되는 임피던스 정합기가 이용된다. 임피던스 정합기는, 예컨대, 콘덴서를 구비하고, 예컨대, 진행파 전력이나 반사파 전력 등의 측정 결과에 근거하여 모터를 회전 구동하는 등 하여, 가변 콘덴서를 구성하는 전극을 회전시키거나 하는 등의 기계적 동작에 의해 그 용량을 변경시킬 수 있다. 환언하면, 임피던스 정합기는 내장하는 가변 콘덴서나 가변 인덕턴스 등의 가변 리액턴스 소자의 소자 정수(용량, 인덕턴스 등)를 변경함으로써, 고주파 전원의 출력 임피던스와 플라즈마 처리 장치의 전극으로의 입력 임피던스의 정합을 취할 수 있다.
프로세스 조건이 변경되는 경우에는, 플라즈마 부하의 임피던스가 크게 변화하기 때문에 임피던스 정합기의 임피던스도 크게 변화시켜야 한다.
이러한 경우, 임피던스 정합기를 구성하는 가변 리액턴스 소자를 넓은 가변 범위에서 조정 가능하게 하여 임피던스의 정합을 취하고자 하면, 가변 요소의 변동폭이 지나치게 커진다. 이 때문에, 정합 상태로 될 때까지 긴 시간이 필요하고, 기판을 처리하기 위한 시간이 길어진다는 문제가 있었다.
또한, 상기 종래 기술에서는, 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를 모터의 회전 구동과 같은 기계적 동작에 의해 변경한다. 이 때문에, 임피던스의 정합을 취하기 위해서는, 예컨대, 수초 이상의, 긴 시간이 필요하다고 하는 문제가 있었다. 또한, 플라즈마의 특성이 변화한 것 등에 대응하여 가변 콘덴서의 용량을 미세하게 조정하려고 해도, 기계적인 제어의 거침 등 때문에 정확한 임피던스의 조정이 곤란하며, 플라즈마가 불안정하게 되는 일이 있다.
본 발명은 상기 실상을 감안하여 행해진 것으로서, 기판의 처리에 필요한 시 간을 단축할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안정한 플라즈마를 생성할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 임피던스의 조정을 고속 또는 정확하게 실행하는 것을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 관점에 따른 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마화한 가스를 이용하여 기판을 처리하기 위한 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 배치되는 플라즈마 생성용 전극과, 상기 플라즈마 생성용 전극에 공급되는 고주파 전력을 생성하는 고주파 전원과, 상기 플라즈마 생성용 전극의 입력 임피던스와 상기 고주파 전원의 출력 임피던스를 정합시키기 위해, 가변 리액턴스 소자를 구비하여 구성되는 임피던스 정합기와, 상기 임피던스 정합기가 구비하는 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를, 상기 기판을 처리하는 프로세스에 대응하여 미리 정할 수 있고, 상기 가변 리액턴스 소자의 전체 가동 범위보다도 좁게 한정된 범위 내에서 가변 제어하는 임피던스 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
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이 구성에 따르면, 임피던스 정합기가 구비하는 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를, 전체 가동 범위보다 좁게 한정된 범위 내에서 가동 제어하여, 임피던스의 정합을 취할 수 있다. 이것에 의해, 단시간에 임피던스의 정합을 취할 수 있어, 기판의 처리에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
상기 임피던스 제어 수단은 상기 기판을 처리하는 복수의 프로세스 각각의 초기 설정 단계에서, 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를 가변 제어하는 것이 바람직하다.
상기 임피던스 제어 수단은 상기 임피던스 정합기가 구비하는 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를 전체 가동 범위보다도 좁게 한정된 범위 내에서 가변 제어하기 위한 제어 데이터를 기억하여도 좋다.
예컨대, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를 측정하는 위상차 센서와, 상기 임피던스 정합기측으로의 임피던스의 크기를 측정하는 임피던스 센서를 구비하며, 상기 임피던스 제어 수단은, 상기 위상차 센서에 근거하여, 상기 임피던스 정합기가 구비하는 제 1 가변 콘덴서의 용량을 가변 제어하고, 상기 임피던스 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 임피던스 정합기가 구비하는 제 2 가변 콘덴서의 용량을 가변 제어하여도 좋다.
또, 상기 임피던스 정합기의 입력단에서, 상기 고주파 전원으로부터의 진행파 전력과 상기 고주파 전원으로의 반사파 전력의 차분으로부터, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력을 측정하는 전력 센서와, 상기 전력 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 출력 전력을 제어하는 출력 제어 수단과, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를 측정하는 위상차 센서와, 상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스의 크기를 측정하는 임피던스 센서와, 상기 위상차 센서 및 상기 임피던스 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 구비하여도 좋다.
이 구성에 의하면, 위상차 센서 및 임피던스 센서의 측정 결과에 근거하여 고주파 전원의 발진 주파수를 신속하고 또한 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 전력 센서의 측정 결과에 근거하여 고주파 전원의 출력 전력을 제어할 수 있다. 이것에 의해, 기판의 처리에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 또한, 안정한 플라즈마를 생성할 수 있다.
상기 위상차 센서와 상기 임피던스 센서 사이에서 선택을 전환하여 양자의 측정 결과를 취득하는 선택 수단을 구비하며, 상기 주파수 제어 수단은 상기 선택 수단의 선택에 의해 순차적으로 취득된 측정 결과에 근거하여 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어하여도 좋다.
상기 출력 제어 수단은 상기 고주파 전원의 출력 전력을 제어함으로써, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력을 일정하게 유지하고, 상기 주파수 제어 수단은 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어함으로써, 상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스와 상기 고주파 전원의 출력 임피던스를 정합시켜도 좋다.
본 발명의 제 2 관점에 따른 플라즈마 처리 장치의 제어 방법은, 플라즈마화한 가스를 이용하여 기판을 처리하기 위한 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 배치되는 플라즈마 생성용 전극과, 상기 플라즈마 생성용 전극에 공급되는 고주파 전력을 생성하는 고주파 전원과, 상기 플라즈마 생성용 전극측으로의 입력 임피던스와 상기 고주파 전원의 출력 임피던스를 정합시키기 위한 임피던스 정합기를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법으로서, 상기 임피던스 정합기가 구비하는 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를, 상기 기판을 처리하는 프로세스에 대응하여 미리 정하고, 당해 가변 리액턴스 소자의 전체 가동 범위보다도 좁게 한정된 범위 내에서 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
출력 센서가, 상기 고주파 전원으로부터의 진행파 전력과 상기 고주파 전원으로의 반사파 전력의 차분으로부터, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력을 측정하고, 출력 제어 수단이, 상기 출력 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 출력 전력을 제어하고, 위상차 센서가, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를 측정하고, 임피던스 센서가, 상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스의 크기를 측정하며, 주파수 제어 수단이, 상기 위상차 센서 및 상기 임피던스 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어하여도 좋다.
상기 출력 제어 수단은 상기 고주파 전원의 출력 전력을 제어함으로써, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력을 일정하게 유지하고, 상기 고주파 제어 수단은 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어함으로써, 상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스와 상기 고주파 전원의 출력 임피던스를 정합시켜도 좋다.
이하에, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
이 플라즈마 처리 장치(1)는 상하 평행하게 대향하는 전극을 갖는, 소위 평행 평판형 플라즈마 처리 장치로서 구성되고, 반도체 기판(이하, 웨이퍼 W라고 함)의 표면에 예컨대, SiO2막 등을 성막하는 기능을 갖는다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(1)는 원통 형상의 진공 용기(2)를 구 비하고 있다. 진공 용기(2)는 알루마이트 처리(양극 산화 처리)가 실시된 알루미늄 등의 도전성 재료로 구성된다. 또한, 진공 용기(2)는 접지되어 있다.
진공 용기(2)의 저부에는, 배기관(3)이 접속되어 있고, 이 배기관(3)은 펌프(4)에 연결되어 있다. 펌프(4)는 터보분자 펌프(TMP) 등으로 이루어지는 배기 장치이며, 진공 용기(2) 안이 소정의 압력으로 될 때까지 배기할 수 있다.
진공 용기(2)의 하부 중앙에는, 웨이퍼 W를 얹어놓기 위한 서셉터(8)가 설치된다. 도 2는 서셉터(8) 등의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 서셉터(8)는 예컨대, 원주 형상으로 형성된 질화알루미늄(AlN) 등으로 구성되고, 상부 표면에 정전척(10)이 실려 고정되어, 진공 용기(2) 내의 처리 공간에 플라즈마를 생성하기 위한 하부 전극으로서 기능한다.
정전척(10)은, 예컨대, 폴리이미드 필름으로 이루어지는 상하 2장의 절연층간에, 예컨대, 동박판 등의 도전성 시트(10a)를 배치함으로써 구성되고, 쿨롱력에 의해서 웨이퍼 W를 흡착하여 고정한다.
서셉터(8) 내에는 웨이퍼 W를 소정의 온도로 가열하기 위한 히터(11)가 설치된다. 또한, 냉매를 순환시키는 냉각 자켓(12)이 히터(11)와의 사이에 열전도판(15)을 유지하고 설치된다. 냉각 자켓(12)에는 도입관(13)과 배출관(14)이 접속되어 있고, 도입관(13)으로부터 공급된 냉매가 냉각 자켓(12)을 통해 배출관(14)으로부터 배출된다. 서셉터(8)의 저면은 진공 용기(2)의 내벽의 일부인 그라운드 부재(2a)에 의해 지지되어 있다.
서셉터(8)에는, 예컨대, 내부 도체봉(16, 17a, 17b) 및 외부 도체관(18)이 접속되어 있다. 이에 따라, 서셉터(8)는, 제 1 고주파 전원(50)에 의해 생성된 고주파 전력을 받아, 진공 용기(2) 내의 웨이퍼 W에 플라즈마를 끌어들이기 위한 하부 전극으로서 기능한다. 또한, 내부 도체봉(16, 17a, 17b) 및 외부 도체관(18)은 하부 전극에 전력을 공급하는 급전봉(19)으로서 기능한다.
내부 도체봉(16)은, 정전척(10)이 구비하는 도전성 시트(10a)에 접속되어 있고, 제 1 고주파 전원(50)에 의해 생성된 고주파 전력 및 직류 전원(52)에 의해 생성된 직류 전압을 전달한다. 내부 도체봉(17a, 17b)은 히터(11)에 접속되어 있고, 상용 전원(53)으로부터 공급된 상용 주파수의 전력을 전송한다. 외부 도체관(18)은, 내부 도체봉(16, 17a, 17b)을 피복하도록 배치된 관이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 서셉터(8)와 제 1 고주파 전원(50), 직류 전원(52) 및 상용 전원(53) 사이에는 정합 회로부(21)를 구비한 매칭 박스(20)가 배치되어 있다. 급전봉(19)은 진공 용기(2)의 측면 외벽에 인출되어 있고, 매칭 박스(20)를 장치할 수 있게 구성되어 있다.
정합 회로부(21)는 제 1 고주파 전원(50)측의 출력 임피던스와, 하부 전극인 서셉터(8)의 입력 임피던스를 매칭시키기 위한 것이다. 또한, 정합 회로부(21)는, 제 1 고주파 전원(50)으로부터 받은 플라즈마 유도용 전압을, LPF(Low Pass Filter) 등으로 이루어지는 필터 회로를 거쳐서 직류 전원(52)으로부터 받은 직류 전압에 중첩시켜 출력한다.
또한, 매칭 박스(20)는 상용 전원(53)과 내부 도체봉(17a, 17b)을 결합시켜, 히터(11)에 상용 주파수의 전력을 공급할 수 있게 한다. 또, 매칭 박스(20)와 상 용 전원(53) 사이에, 고주파 전력이 상용 전원(53)에 돌아들어가는 것을 방지하기 위한 LPF 등으로 이루어지는 필터 회로가 설치되더라도 무방하다.
서셉터(8) 상의 웨이퍼 W의 탑재면과 대향하는 진공 용기(2)의 천장부에는, 다수의 가스 토출 구멍을 구비한 샤워헤드(5)가 설치된다. 샤워헤드(5)의 주연은 볼트 등에 의해 진공 용기(2)에 고정되고, 고리 형상으로 형성된 절연 부재(6)로 커버되어 있다. 절연 부재(6)는 예컨대, 표면에 알루미나(Al2O3)계 세라믹과 같은 높은 내식성을 갖는 절연피막 처리가 실시된 석영 등으로 구성된다.
도 3은 진공 용기(2) 상부의 구성의 일례를 상세히 나타내는 도면이다. 샤워헤드(5)의 위쪽에는, 예컨대, 2개의 확산판(7a, 7b)이 배치되어 있다. 확산판(7a, 7b)에는, 그 상부에 연결된 가스관(26a, 26b)에서 플라즈마 생성용 가스나 원료 가스 등이 공급된다. 가스관(26a, 26b)을 포함한 가스관(26)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 밸브(27)나 MFC(매스 흐름 제어기)(28) 등을 경유하여 가스 공급원(29)에 접속되어 있고, 예컨대, SiH4, O2와 같은 원료 가스나, Ar 가스 등의 플라즈마 생성용 가스 등을, 샤워헤드(5)로부터 진공 용기(2) 내에 공급할 수 있게 한다. 또, 가스관(26), 밸브(27), MFC(28) 및 가스 공급원(29)은, 진공 용기(2) 내에 제공하는 가스의 종류에 맞춰 적절히 복수 마련되지만, 도 1에서는 각각 하나씩 나타내고 있다. 또한, 확산판(7a, 7b)의 개수나 구성은 가스 공급원(29)으로부터 공급되는 가스의 종류 등에 따라 적절히 변경할 수 있다.
또한, 확산판(7b)의 상면 중앙부에는, 급전봉(32)이 돌림 정지 등에 의해 결 합되고 고정되어 있다. 급전봉(32)은, 제 2 고주파 전원(51)에 의해 생성된 고주파 전력을 샤워헤드(5)에 공급하는 것으로, 진공 용기(2) 내에 원료 가스 등의 플라즈마를 생성하기 위한 상부 전극으로서 기능시킨다.
진공 용기(2)의 위쪽에는 쉴드 박스(33)를 거쳐서 임피던스 정합기(34)가 탑재되어 있다. 임피던스 정합기(34)는 제 2 고주파 전원(51)의 출력 임피던스와, 상부 전극인 샤워헤드(5)의 입력 임피던스를 매칭시키기 위한 것이다.
도 4는 임피던스 정합기(34)와 제 2 고주파 전원(51)의 접속 부분의 구성을 나타내는 도면이다. 도시하는 바와 같이, 임피던스 정합기(34)와 제 2 고주파 전원(51)의 접속 부분에는 전력 센서(40)와, 위상차 센서(41)와, 임피던스 센서(42)와, 선택 회로(43)와, 진폭 제어 회로(44)와, 주파수 제어 회로(45)가 설치된다.
전력 센서(40)는 임피던스 정합기(34)의 입력단에서, 제 2 고주파 전원(51)으로부터의 진행파 전력과, 제 2 고주파 전원(51)으로의 반사파 전력을 측정하고, 이들의 차분을 산정함으로써, 제 2 고주파 전원(51)으로부터 임피던스 정합기(34)에 공급되는 고주파 전력을 측정하기 위한 것이다.
위상차 센서(41)는, 임피던스 정합기(34)에 입력되는 고주파 전력에서의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를 측정하기 위한 것이다.
임피던스 센서(42)는, 임피던스 정합기(34)의 입력 임피던스의 크기를 측정하기 위한 것이다. 예컨대, 임피던스 센서(42)는 임피던스 정합기(34)의 입력단으로 유입되는 전류와 해당 입력단의 전압을 구하고, 전류/전압으로부터 입력 임피던스를 구한다.
선택 회로(43)는 위상차 센서(41)와 임피던스 센서(42) 사이에서 선택을 전환하고, 양자의 검출 결과를 주파수 제어 회로(45)에 전달하기 위한 것이다.
진폭 제어 회로(44)는, 전력 센서(40)가 계측한 임피던스 정합기(34)측에 공급되는 전력(실효 전력)에 근거하여, 제 2 고주파 전원(51)이 출력은 고주파 전력의 크기를 제어하기 위한 것이다. 즉, 진폭 제어 회로(44)는, 전력 센서(40)에 의해 계측되는 공급 전력(실효 전력)이 미리 정한 설정값이 되도록 제 2 고주파 전원(51)의 출력 전력을 조정함으로써, 진공 용기(2) 내의 처리 공간에 안정한 플라즈마를 생성할 수 있게 한다. 예컨대, 진폭 제어 회로(44)는, 제 2 고주파 전원(51)이 구비하는 가변 이득 증폭기에서의 이득을 제어하고, 제 2 고주파 전원(51)으로부터 출력되는 고주파 전력의 크기를 조정한다.
진폭 제어 회로(44)가, 제 2 고주파 전원(51)의 출력 신호의 진폭을 제어하는 형태는 임의이며, 기지의 비례(P) 제어, 적분(I) 제어, 미분(D) 제어, 이들의 조합에 근거하는 제어(PI 제어, PID 제어) 등을 이용할 수 있다.
예컨대, 제 2 고주파 전원(51)의 출력 신호의 진폭의 변화량을 ΔA, 전력 센서(40)가 계측한 전력과 설정값의 차를 ΔP, a, b, c를 계수라고 하면, 다음 식에 따라서 제어를 하는 것이 가능하다.
Figure 112006066482017-pat00001
주파수 제어 회로(45)는, 위상차 센서(41)가 계측한 전압 성분과 전류 성분간의 위상차 및 임피던스 센서(42)가 계측한 임피던스 정합기(34)의 입력 임피던스 에 근거하여, 제 2 고주파 전원(51)에서의 발진 주파수를 제어하기 위한 것이다. 예컨대, 제 2 고주파 전원(51)은, 임피던스 정합기(34)에 입력되는 고주파 전력에서의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차가 0이 되도록, 또는 임피던스 정합기(34)의 입력 임피던스의 크기가 50Ω으로 되도록, 소정의 기준 주파수를 중심으로 ±10%의 범위 내에서 발진 주파수를 조정한다.
주파수 제어 회로(45)가 제 2 고주파 전원(51)의 주파수를 제어하는 형태는 임의이며, 기지의 비례 제어, 적분 제어, 미분 제어, 이들의 조합에 근거하는 제어 등을 이용할 수 있다.
예컨대, 제 2 고주파 전원(51)의 발진 주파수의 변화량을 Δf, 위상차 센서(41)가 계측한 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를, a, b, c를 계수라고 하면, 다음 식에 따라서 제어를 하는 것이 가능하다.
Figure 112006066482017-pat00002
또한, 예컨대, 제 2 고주파 전원(51)의 발진 주파수의 변화량을 Δf, 임피던스 정합기(34)의 입력 임피던스와 50Ω의 차분을 ΔΩ, d, e, f를 계수라고 하면, 다음 식에 따라서 제어를 하는 것이 가능하다.
Figure 112006066482017-pat00003
도 5에, 제 2 고주파 전원(51)의 회로 구성예를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 제 2 고주파 전원(51)은 전압 제어 발진기(VCO)(511)와 고주파 증폭기(512)로 구성된다.
전압 제어 발진기(511)는, 예컨대, PLL 회로 등을 포함하고, 발진 주파수 제 어 단자 Tfc에 주파수 제어 회로(45)로부터 공급되는 제어 신호에 따른 주파수로 발진한다.
고주파 증폭기(512)는 가변 이득형의 구성이며, 이득 제어 단자 Tac에 진폭 제어 회로(44)로부터 공급되는 제어 신호에 따른 이득에 의해, 전압 제어 발진기(511)의 출력은 발진 신호를 증폭하여 출력한다.
임피던스 정합기(34)는, 예컨대, 도 6에 도시하는 바와 같이, 가변 콘덴서 C1, C2와, 인덕터 L1을 구비하여 구성된다. 가변 콘덴서 C1, C2의 용량은, 예컨대, 서셉터(8) 상에 실린 웨이퍼 W를 처리하기 위한 각 프로세스의 초기 설정 시점에서, 제 2 고주파 전원(51)의 출력 임피던스와 샤워헤드(5)로의 입력 임피던스를 정합시키기 위해서, 임피던스 제어 회로(46)에 의해서 제어된다.
임피던스 제어 회로(46)는, 예컨대, ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 구비하는 CPU(Central Processing Unit) 등으로 구성되고, 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 제어하기 위한 것이다. 즉, 임피던스 제어 회로(46)는, 진공 용기(2) 내의 처리 공간에서의 프로세스 조건이 변화할 때에, 임피던스 정합기(34)에서의 임피던스를 조정하고, 각 프로세스 조건에 대응한 임피던스의 초기 설정을 한다. 예컨대, 임피던스 제어 회로(46)는, 임피던스 정합기(34)가 구비하는 가변 콘덴서 C1, C2의 전극을 회전(또는, 병진)시키기 위한 모터를 회전 구동하는 등 하여, 프로세스 조건에 대응하여 미리 정한 임피던스의 초기값 부근에서, 제 2 고주파 전원(51)측의 출력 임피던스와 샤워헤드(5)측으로의 입력 임피던스를 정합시킨다.
보다 구체적으로는, 임피던스 제어 회로(46)는, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서, 위상차 센서(41)가 계측한 전압 성분과 전류 성분간의 위상차에 근거하여 가변 콘덴서 C1의 용량을 조정한다. 예컨대, 임피던스 제어 회로(46)는, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서 임피던스 정합기(34)에 입력되는 고주파 전력에서의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차가 0이 되도록, 가변 콘덴서 C1의 용량을 조정한다.
또한, 임피던스 제어 회로(46)는, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서, 임피던스 센서(42)가 계측한 임피던스 정합기(34)측으로의 입력 임피던스의 크기에 근거하여 가변 콘덴서 C2의 용량을 조정한다. 예컨대, 임피던스 제어 회로(46)는, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서 임피던스 정합기(34)측으로의 입력 임피던스의 크기가 50Ω이 되도록, 가변 콘덴서 C2의 용량을 조정한다.
또, 임피던스 제어 회로(46)는 전환 기능을 갖고, 위상차 센서(41)의 계측 결과에 근거하여 가변 콘덴서 C2의 용량을 조정하며, 임피던스 센서(42)의 계측 결과에 근거하여 가변 콘덴서 C1의 용량을 조정하도록 변경하는 것도 가능하다.
여기서, 임피던스 제어 회로(46)는, 진공 용기(2) 내에서 웨이퍼 W를 처리하기 위한 복수의 프로세스 조건마다, 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 웨이퍼 W의 처리 이전에 예측한 정합점에 맞춰 조정하기 위한 제어 데이터를 기억하고, 이 제어 데이터에 근거하여 가변 콘덴서 C1, C2의 용량을 조정한다. 이 제어 데이터는, 가변 콘덴서 C1, C2의 가변 범위를, 프로세스 조건에 대응하여 예측되는 정합점을 포함한 범위이고, 또한, 가변 콘덴서 C1, C2의 전체 가변 범위보다도 좁게 한정된 일정한 범위로 제한하여, 임피던스를 정합시키기 위한 데이터이다.
또, 임피던스 제어 회로(46)가 가변 콘덴서 C1과 C2의 용량을 제어하는 방법은 임의이며, 상술한 P 제어, PI 제어, PID 제어 등을 사용할 수 있다, 도 7에 임피던스 제어 회로(46)의 회로 구성의 일례를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 임피던스 제어 회로(46)는 CPU(61)과, A/D(아날로그/디지털) 변환기(62, 63)와, 프로세스 조건 메모리(64)와, 드라이버 회로(65)로 구성된다.
A/D 변환기(62)는 위상차 센서(41)로부터의 전류와 전압의 위상차를 나타내는 신호를 A/D 변환하여 CPU(61)에 제공한다.
A/D 변환기(63)는 임피던스 센서(42)로부터의 임피던스를 나타내는 전류와 전압의 위상차를 나타내는 신호를 A/D 변환하여 CPU(61)에 제공한다.
프로세스 조건 메모리(64)는 비휘발성 메모리로 구성되고, 도 8에 도시하는 바와 같이, 복수의 프로세스 조건에 대하여, 미리 설정된 콘덴서 C1과 C2의 용량의 초기값과 가변 범위를 나타내는 제어 데이터를 저장한다. 제어 데이터는 미리 계산에 의해, 또는 실험 결과에 근거하여 작성된다. 이 제어 데이터는, 예컨대, 각 프로세스 조건에 대응한 정합점이 존재한다고 예측되는 가변 콘덴서 C1, C2의 용량을, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서 임피던스를 정합시키기 위한 초기값을 저장한다. 또한, 각 프로세스의 실행 중에, 가변 콘덴서 C1, C2의 용량을 변화시킬 때에 그 변화 범위를 저장한다. 이 변화 범위는 가변 콘덴서 C1, C2의 용량의 변화 가능한 범위(전체 가변 범위)보다도 좁은 범위로 설정되어 있다.
드라이버 회로(65)는 CPU(61)의 지시에 따라 콘덴서 C1 및 C2의 전극을 이동 하는 것 등에 의해 콘덴서 C1, C2의 용량을 변경한다.
CPU(61)는, 프로세스 제어 장치 또는 제어 패널로부터 제공되는 프로세스 지시 신호에 따라서, 프로세스의 개시 시에, 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 웨이퍼 W의 처리 이전에 예측한 정합점에 맞추도록, 가변 콘덴서 C1, C2의 용량을 조정하도록 드라이버 회로(65)에 지시한다. 또한, CPU(61)는, 프로세스 개시 후는, 위상차 센서(41)로부터의 신호 및 임피던스 센서(42)로부터의 신호에 근거하여, 가변 콘덴서 C1, C2의 가변 범위를 프로세스 조건에 대응하여 예측되는 정합점을 포함한 범위이고, 또한, 가변 콘덴서 C1, C2의 전체 가변 범위보다도 좁게 한정된 일정한 범위로 제어하여, 고주파 전원(52)의 출력 임피던스와 상부 전극의 입력 임피던스를 정합시킨다.
이하에, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 동작을 설명한다.
이 플라즈마 처리 장치(1)에 의해 웨이퍼 W를 처리할 때는, 예컨대, 도시하지 않는 로드록실로부터 웨이퍼 W를 반입하여 서셉터(8) 상에 싣는다. 이 때, 직류 전원(52)에 의해 생성된 직류 전압을 정전척(10)의 도전성 시트(10a)에 인가함으로써, 웨이퍼 W를 흡착 유지시킨다. 계속해서 펌프(4)를 구동하여, 진공 용기(2)의 내부를 소정의 진공도까지 진공시킨다. 소정의 진공도에 도달하면 밸브(27)를 열어, 가스 공급원(29)으로부터 공급되는 소정의 가스, 예컨대, Ar 가스와 같은 플라즈마 생성용 가스 등을 MFC(28)에 의해 유량을 제어하면서 가스관(26)으로 유도하고, 샤워헤드(5)에 의해 진공 용기(2) 내에 공급하여 소정의 압력으로 유지한다.
또한, 진공 용기(2) 안을 히터(11)에 의해 가열하여, 가스 공급원(29)으로부터 소정의 원료 가스, 예컨대, SiH4 가스나 O2 가스와 같은 처리 가스를 투입한다. 히터(11)는, 예컨대, 웨이퍼 W의 온도가 400℃∼600℃ 내에서 소정의 프로세스 온도가 되도록, 진공 용기(2) 안을 가열한다.
제 1, 제 2 고주파 전원(50, 51)을 기동하여 고주파 전력의 공급을 개시하고, 원료 가스 등을 플라즈마 분해하여 웨이퍼 W 상에 적층막을 퇴적시킨다. 여기서, 제 1 고주파 전원(50)은 웨이퍼 W에 이온을 흡인하기 위해 부의 바이어스 전압을 도전성 시트(10a)에 전압을 가한다. 이 제 1 고주파 전원(50)의 주파수는 진공 용기(2) 내의 플라즈마 이온의 진동 주파수 등에 근거하여 결정되고, 대략 10㎒를 최고로 하며, 바람직하게는 2㎒ 정도로 설정한다. 제 2 고주파 전원(51)은, 예컨대, 27㎒∼100㎒ 내에서 소정의 주파수, 바람직하게는 60㎒의 주파수를 갖는 고주파 전력을 생성하여 출력한다.
임피던스 제어 회로(46)의 CPU(61)는, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서, 프로세스 조건 메모리(64)에 기억되어 있는 제어 데이터를 판독하여, 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 조정한다. 상술한 바와 같이, 제어 데이터는 미리 계산에 의해, 또는 실험 결과에 근거하여 작성되고, 프로세스 조건 메모리(64)에 기억되어 있다. 이 제어 데이터는, 예컨대, 각 프로세스 조건에 대응한 정합점이 존재한다고 예측되는 가변 콘덴서 C1, C2의 용량을, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서 임 피던스를 정합시키기 위한 초기값으로 하고 있다.
임피던스 제어 회로(46)는, 제어 데이터에 따라서, 가변 콘덴서 C1, C2의 용량을, 그들의 전체 가변 범위보다도 좁게 한정된 소정의 범위 내에서 변동시켜, 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 조정한다. 예컨대, 진공 용기(2) 내에서 행해지는 웨이퍼 W의 처리가 제 1, 제 2 프로세스 P1, P2로 이루어지고, 제 1 프로세스 P1에 대응하여 미리 정한 가변 콘덴서 C1의 용량의 초기값이 C11, 제 2 프로세스 P2에 대응하여 미리 정한 가변 콘덴서 C1의 용량의 초기값이 C12인 것으로 한다. 여기서, 초기값 C11, C12는, 각각 제 1, 제 2 프로세스 P1, P2에 있어서 재현성이 있는 정합점에 대응한 값이며, 도 8에 나타내는 프로세스 조건 메모리(64)에 저장되어 있다.
이 경우, 임피던스 제어 회로(46)는, 제 1 프로세스 P1을 위한 초기 설정 단계에서 가변 콘덴서 C1의 용량을 초기값 C11 부근에서 조정하여, 플라즈마 부하의 임피던스와 제 2 고주파 전원(51)의 출력 임피던스를 정합시킨다. 즉, 임피던스 제어 회로(46)는, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 가변 콘덴서 C1의 용량을, 제 1 프로세스 P1에 대응하여 미리 정해진 가변 범위 R1 내에서 조정하여, 초기값 C11 부근에서 임피던스를 정합시킨다. 단, 가변 범위 R11은 가변 콘덴서 C1의 용량의 전체 가변 범위 R1보다도 좁게 한정되어 있다.
여기서, 제 2 고주파 전원(51)의 출력 임피던스는, 통상 50Ω이다. 또한, 제 2 고주파 전원(51)과 임피던스 정합기(34) 사이를 잇는 배선으로서 이용되는 동축 케이블의 특성 임피던스도 통상 50Ω이다. 따라서, 임피던스 제어 회로(46)는, 가변 콘덴서 C1, C2의 용량을 조정하고, 임피던스 정합기(34)측으로의 입력 임피던스의 크기를 50Ω로 하고, 임피던스 정합기(34)에 입력되는 고주파 전력에서의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를 0으로 함으로써 임피던스의 정합을 취할 수 있다.
다음에, 제 1 프로세스 P1이 종료한 후, 제 2 프로세스 P2에 이행할 때는, 가변 콘덴서 C1의 용량을 제 2 프로세스 P2에 대응하여 미리 정한 초기값 C12 부근에서 조정하여, 임피던스를 정합시킨다. 즉, 임피던스 제어 회로(46)는, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 가변 콘덴서 C1의 용량을, 제 2 프로세스 P2에 대응하여 미리 정해진 가변 범위 R12 내에서 조정하여, 초기값 C12 부근에서 임피던스를 정합시킨다. 이 가변 범위 R12도 가변 콘덴서 C1의 용량의 전체 가변 범위 R1보다도 좁게 한정되어 있다.
도 9b는 이러한 가변 범위의 제한을 하지 않고 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 조정한 경우에서의, 가변 콘덴서 C1의 용량의 변화를 나타내는 도면이다. 도 9a, 9b의 비교로부터 분명하듯이, 제 1, 제 2 프로세스 P1, P2에 대응하여 미리 정해진 가변 범위 R11, R12 내에서 가변 콘덴서 C1의 용량을 조정하는 것으로, 제 1 프로세스 P1로부터 제 2 프로세스 P2에 이행할 때까지 필요한 시간(정합 시간)을 단축할 수 있다. 즉, 도 9a, 9b에서, T1<T2로 된다.
임피던스 제어 회로(46)는, 가변 콘덴서 C2의 용량에 대해서도, 그 전체 가변 범위보다도 좁게 한정한 소정의 범위를 각 프로세스 조건에 대응하여 미리 정해 두고, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서, 임피던스를 정합시키기 위한 조정을 한 다.
이와 같이, 프로세스 조건이 변화할 때에 가변 콘덴서 C1, C2의 가변 범위를 제한하여 임피던스를 정합시키기 때문에, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서의 임피던스의 정합에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 또한, 불안정한 정합점에서의 우발적인 정합을 피할 수 있어, 진공 용기(2) 내에 안정한 플라즈마를 생성시킬 수 있다.
이렇게 해서 각 프로세스의 초기 설정 단계에서의 임피던스의 정합이 얻어진 후, 진공 용기(2) 내에서의 플라즈마 밀도의 변동 등에 의해 플라즈마 부하측의 임피던스가 변화하는 경우가 있다. 이 경우에는, 주파수 제어 회로(45)가, 위상차 센서(41) 및 임피던스 센서(42)의 계측 결과에 근거하여 제 2 고주파 전원(51)에서의 발진 주파수를 제어함으로써, 플라즈마 부하측으로부터의 반사파를 저감시킨다.
여기서, 임피던스 정합기(34)를 구성하는 가변 콘덴서 C1, C2 및 인덕터 L1과 같은 리액턴스 소자는, 그 임피던스가 주파수에 의존하여 변화한다. 따라서, 제 2 고주파 전원(51)에서의 발진 주파수를 변화시키면, 임피던스 정합기(34)의 임피던스도 변화한다. 이에 따라, 플라즈마 부하의 임피던스와 제 2 고주파 전원(51)의 임피던스를 정합시켜, 플라즈마 부하측에서 제 2 고주파 전원(51)으로의 반사파를 저감시킬 수 있다. 또한, 제 2 고주파 전원(51)에서의 발진 주파수는 전자적으로 제어할 수 있기 때문에, 플라즈마 부하의 임피던스 변화에 맞춰 신속하고, 또한, 정밀하게 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 조정할 수 있다.
이 때, 진폭 제어 회로(44)는, 전력 센서(40)가 계측하는 공급 전력(실효 전 력)이 일정량을 유지하도록 제 2 고주파 전원(51)의 출력 전력을 조정함으로써, 진공 용기(2) 내에 생성되는 플라즈마를 안정시켜 웨이퍼 W를 적절히 처리할 수 있다.
예컨대, 원료 가스로서 SiH4 가스와 O2 가스가 공급된 경우, 진공 용기(2) 내의 처리 공간에서는, 이들의 가스가 이온화하여 웨이퍼 W 상에 SiO2막이 퇴적된다. 적층막의 퇴적이 종료하면, 방전 전력의 공급, 원료 가스의 도입, 진공 용기(2) 내의 가열을 각각 정지하고, 진공 용기(2) 내를 충분히 퍼지하여 냉각한 후, 웨이퍼 W를 취출한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 웨이퍼 W를 처리하기 위한 프로세스의 초기 설정 단계에서, 각 프로세스에 대응하여 미리 정해진 범위 내에서 가변 콘덴서의 용량 등을 조정함으로써, 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 제어하여 정합을 취한다. 이에 따라, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서 단 시간에 임피던스의 정합을 취할 수 있어, 기판의 처리에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 진폭 제어 회로(44) 및 주파수 제어 회로(45)에 의해 제 2 고주파 전원(51)의 발진 주파수나 출력 전력을 제어함으로써, 임피던스를 정합시켜 플라즈마 부하측에 공급되는 전력을 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 부하에서의 임피던스 변화에 맞춰 신속하고, 또한, 정밀하게 임피던스를 조정하며, 안정한 플라즈마를 생성하여, 웨이퍼 W를 처리할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 변형 및 응용이 가능하다. 예컨대, 상기 실시예에서는, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서 임피던스 제어 회로(46)가 임피던스 정합기(34)의 임피던스를 조정하여 정합이 얻어진 후, 진폭 제어 회로(44) 및 주파수 제어 회로(45)에 의해 제 2 고주파 전원(51)의 발진 주파수나 출력 전력을 제어하는 것으로 하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 각 프로세스의 초기 설정 단계에서도, 진폭 제어 회로(44) 및 주파수 제어 회로(45)에 의해 제 2 고주파 전원(51)의 발진 주파수나 출력 전력을 제어하여, 임피던스의 정합을 취하도록 해도 무방하다.
또한, 상기 실시예에서는, 상부 전극으로서 기능하는 샤워헤드(5)에 고주파 전력을 공급하기 위한 회로에 있어서, 임피던스를 정합시키기 위한 제어를 하고 있었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 하부 전극으로서 기능하는 서셉터(8)에 고주파 전력을 공급하기 위한 회로에 있어서도, 동일한 제어를 할 수 있다.
또한, 임피던스 정합기(34)의 가변 콘덴서 C1, C2는, 그 전극의 위치를 변경하는 것에 한정되지 않고, 가변 용량 다이오드 등으로 구성하도록 해도 무방하다. 또한, 가변 용량을 구비하는 것에 한정되지 않고, 가변 인덕터를 구비하는 것이라도 무방하다. 이 경우, 가변 인덕터에 적합한 제어 데이터를 임피던스 제어 회로(46)에 기억시킴으로써 가변 콘덴서의 경우와 동일한 제어를 할 수 있다. 즉, 임피던스 정합기(34)는 가변 리액턴스 소자를 구비하는 것이면 좋고, 임피던스 제어 회로(46)에 의해 소자 정수를 조정할 수 있으면 좋다.
또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)는 상술한 각 부를 모두 구비하고 있는 필요는 없고, 예컨대, 일부만을 구비하는 구성이더라도 무방하다. 예컨대, 플 라즈마 처리 장치(1)는, 진폭 제어 회로(44)와 주파수 제어 회로(45)를 구비하지만, 임피던스 제어 회로(46)를 구비하고 있지 않은 구성이라도 무방하다. 또한, 진폭 제어 회로(44)와 주파수 제어 회로(45)를 구비하고 있지 않지만, 임피던스 제어 회로(46)를 구비하는 구성이더라도 무방하다.
플라즈마 처리 장치(1)의 구성도 임의로 변경 가능하고, 예컨대, 진공 용기(2)의 주위에 소정의 자장을 발생시키기 위한 코일이나 영구자석 등을 갖고, 전자 사이클로트론 공명 등을 이용하여 웨이퍼 W를 처리하는 것이라도 무방하다.
또한, 본 발명은, 플라즈마 CVD 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 한정되는 것이 아니라, 샤워헤드나 서셉터에 고주파 전력을 공급하여, 반도체 웨이퍼나 LCD 기판, 태양 전지 기판과 같은 피 처리체를 플라즈마 처리하는 장치이면, 에칭 장치, 아싱 장치 등에도 적용할 수 있다.
또, 본 발명은 2001년 12월 13일에 출원된 일본 특허 출원 2001-380196호에 근거하여, 그 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함한다. 상기 출원에서의 개시는 본 명세서 중에 그 전체가 참조로서 포함된다.
(산업상이용가능성)
본 발명은 반도체 제조 장치, 액정 표시 소자 제조 장치 등의 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 이용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판의 처리에 필요한 시간을 단축할 수 있고, 안정한 플라즈마를 생성할 수 있으며, 또한, 임피던스의 조정을 고속 또는 정확하게 실행하는 것을 가능하게 하는 플라즈마 처리 장치 및 그 제어 방법을 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 플라즈마화한 가스를 이용하여 기판을 처리하기 위한 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 배치되는 플라즈마 생성용 전극과, 상기 플라즈마 생성용 전극에 공급되는 고주파 전력을 생성하는 고주파 전원과, 상기 플라즈마 생성용 전극측으로의 입력 임피던스와 상기 고주파 전원의 출력 임피던스를 정합시키기 위한 임피던스 정합기를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법으로서,
    상기 임피던스 정합기가 구비하는 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를, 상기 기판을 처리하는 프로세스에 대응하여 미리 정하고, 상기 가변 리액턴스 소자의 전체 가동 범위보다 좁게 한정된 범위 내에서 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전력 센서가, 상기 고주파 전원으로부터의 진행파 전력과 상기 고주파 전원으로의 반사파 전력의 차분으로부터, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력을 측정하고,
    출력 제어 수단이, 상기 전력 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 출력 전력을 제어하고,
    위상차 센서가, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를 측정하며,
    임피던스 센서가, 상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스의 크기를 측정하고,
    주파수 제어 수단이, 상기 위상차 센서 및 상기 임피던스 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 제어 수단은 상기 고주파 전원의 출력 전력을 제어함으로써, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력을 일정하게 유지하고,
    상기 주파수 제어 수단은 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어함으로써, 상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스와 상기 고주파 전원의 출력 임피던스를 정합시키는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법.
  4. 플라즈마화한 가스를 이용하여 기판을 처리하기 위한 진공 용기와,
    상기 진공 용기 내에 배치되는 플라즈마 생성용 전극과,
    상기 플라즈마 생성용 전극에 공급되는 고주파 전력을 생성하는 고주파 전원과,
    상기 플라즈마 생성용 전극측으로의 입력 임피던스와 상기 고주파 전원의 출력 임피던스를 정합시키기 위해, 가변 리액턴스 소자를 구비하여 구성되는 임피던스 정합기와,
    상기 임피던스 정합기가 구비하는 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를, 상기 기판을 처리하는 프로세스에 대응하여 미리 정하고, 상기 가변 리액턴스 소자의 전체 가동 범위보다 좁게 한정된 범위 내에서, 가변 제어하는 임피던스 제어 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 임피던스 제어 수단은, 상기 기판을 처리하는 복수의 프로세스 각각의 초기 설정 단계에서, 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 임피던스 제어 수단은 상기 임피던스 정합기가 구비하는 가변 리액턴스 소자의 소자 정수를 전체 가동 범위보다 좁게 한정된 범위 내에서 가변 제어하기 위한 제어 데이터를 기억하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를 측정하는 위상차 센서와,
    상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스의 크기를 측정하는 임피던스 센서를 구비하되,
    상기 임피던스 제어 수단은, 상기 위상차 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 임피던스 정합기가 구비하는 제 1 가변 콘덴서의 용량을 가변 제어하고, 상기 임피던스 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 임피던스 정합기가 구비하는 제 2 가변 콘덴서의 용량을 가변 제어하는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 임피던스 정합기의 입력단에서, 상기 고주파 전원으로부터의 진행파 전력과 상기 고주파 전원으로의 반사파 전력의 차분으로부터, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력을 측정하는 전력 센서와,
    상기 전력 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 출력 전력을 제어하는 출력 제어 수단과,
    상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력의 전압 성분과 전류 성분간의 위상차를 측정하는 위상차 센서와,
    상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스의 크기를 측정하는 임피던스 센서와,
    상기 위상차 센서 및 상기 임피던스 센서의 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 구비하는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 위상차 센서와 상기 임피던스 센서 사이에서 선택을 전환하여 양자의 측정 결과를 취득하는 선택 수단을 구비하며,
    상기 주파수 제어 수단은 상기 선택 수단의 선택에 의해 순차 취득된 측정 결과에 근거하여 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 제어 수단은 상기 고주파 전원의 출력 전력을 제어함으로써, 상기 임피던스 정합기측에 공급되는 전력을 일정하게 유지하고,
    상기 주파수 제어 수단은 상기 고주파 전원의 발진 주파수를 제어함으로써, 상기 임피던스 정합기측으로의 입력 임피던스와 상기 고주파 전원의 출력 임피던스를 정합시키는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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